JP2018173061A - Power generation system and power generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気タービンにより発電するに際し、蒸気タービンに供給する蒸気温度を昇温させて発電能力を増加させる発電装置及び発電方法に関する。 The present invention relates to a power generation apparatus and a power generation method for increasing power generation capacity by increasing the temperature of steam supplied to a steam turbine when generating power with a steam turbine.
可燃物を燃焼してその熱で蒸気を生成し、その蒸気で蒸気タービンを駆動し、該蒸気タービンに連結されている発電機で発電することは、古くから行われており、その際、発電能力を増加させるリパワリング技術が広く検討されている。 Combusting combustible materials, generating steam with the heat, driving a steam turbine with the steam, and generating electricity with a generator connected to the steam turbine has long been performed. Repowering techniques that increase capacity are widely considered.
特許文献1では、廃棄物を焼却炉で燃焼し、その廃棄物に含有される可燃物の燃焼により生ずる熱(廃熱)を利用して蒸気を発生させるボイラと、ボイラにより発生した蒸気により作動する蒸気タービンと、蒸気タービンにより駆動される発電機とを備えている廃棄物焼却発電プラントを開示している。このような廃棄物焼却発電プラントにおいて、蒸気タービンに供給されるときの蒸気温度を高くして発電プラントの高効率化を行い、発電能力を増加させるリパワリング技術が求められており、特許文献1では、その従来技術として開示されている装置は、都市ガス等の化石燃料を用いたガスタービンの排ガスで上記蒸気温度を高める加熱器を備えている。かかる装置によれば、蒸気温度は加熱器で温度が高められ、蒸気タービンでの発電効率を向上させることができる。 In Patent Document 1, waste is burned in an incinerator, and steam is generated by using heat (waste heat) generated by combustion of combustible materials contained in the waste, and the operation is performed by steam generated by the boiler. A waste incineration power plant is disclosed that includes a steam turbine and a generator driven by the steam turbine. In such a waste incineration power plant, there is a need for a repowering technique that increases the steam temperature when it is supplied to the steam turbine to increase the efficiency of the power plant and increase the power generation capacity. The apparatus disclosed as the prior art includes a heater that raises the steam temperature with the exhaust gas of a gas turbine using fossil fuel such as city gas. According to such an apparatus, the steam temperature is increased by the heater, and the power generation efficiency in the steam turbine can be improved.
しかしながら、特許文献1に開示されている加熱器を用いれば、蒸気タービンに供給される蒸気の温度を上記加熱器で上昇させ発電量向上を実現できるが、上記加熱器での蒸気の加熱のためにガスタービンを用いると、該ガスタービンの駆動のための熱源として都市ガス等の化石燃料を用いるので、CO2を排出するという問題を有している。 However, if the heater disclosed in Patent Document 1 is used, the temperature of the steam supplied to the steam turbine can be raised by the heater to improve the power generation amount. However, for heating the steam by the heater When a gas turbine is used, fossil fuel such as city gas is used as a heat source for driving the gas turbine, which causes a problem of CO 2 emission.
かかる事情に鑑み、本発明では、CO2を排出せずに、蒸気タービンに供給される蒸気の温度を上昇させることができ発電効率を向上させることができる発電装置及び発電方法を提供することを課題とする。 In view of such circumstances, the present invention provides a power generation apparatus and a power generation method capable of increasing the temperature of steam supplied to a steam turbine and improving power generation efficiency without discharging CO 2. Let it be an issue.
本発明は、発電装置に関しては次の第一ないし第八発明のごとく構成され、発電方法に関しては次の第九ないし第十六発明のごとく構成される。 The present invention is configured as in the following first to eighth inventions regarding the power generation device, and is configured as in the following ninth to sixteenth inventions regarding the power generation method.
[発電装置]
<第一発明>
可燃物を燃焼する燃焼装置と、燃焼装置で発生する排ガスの熱により蒸気を生成する蒸発器と、蒸発器からの蒸気を過熱する過熱器と、過熱器からの過熱蒸気により駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンに連結されて発電する発電機とを有する発電装置において、
過熱器と蒸気タービンとが熱交換器を介して接続され、該熱交換器にはアンモニアガスタービンが接続されていて、該アンモニアガスタービンでアンモニアを燃焼して生ずるアンモニアガスタービン排ガスが上記熱交換器に導かれて、上記過熱蒸気を該アンモニアガスタービン排ガスとの熱交換により昇温することを特徴とする発電装置。
[Power generation equipment]
<First invention>
Combustion device that burns combustible material, evaporator that generates steam by heat of exhaust gas generated by the combustion device, superheater that superheats steam from the evaporator, and steam turbine that is driven by superheated steam from the superheater And a power generator having a generator connected to the steam turbine to generate power,
A superheater and a steam turbine are connected via a heat exchanger, and an ammonia gas turbine is connected to the heat exchanger, and the ammonia gas turbine exhaust gas generated by burning ammonia in the ammonia gas turbine is used for the heat exchange. An electric power generator characterized in that the superheated steam is heated to a temperature by exchanging with the ammonia gas turbine exhaust gas.
<第二発明>
第一発明において、過熱器から排ガスを大気に放出する排ガス放出部に向け排ガス流路が設けられていて、該排ガス流路には過熱器と排ガス放出部との間に脱硝装置が設けられ、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部が上記脱硝装置の入口に供給されるようになっていることとする発電装置。
<Second invention>
In the first invention, an exhaust gas flow path is provided toward an exhaust gas discharge part that discharges exhaust gas from the superheater to the atmosphere, and the exhaust gas flow path is provided with a denitration device between the superheater and the exhaust gas discharge part, A power generator configured to supply a part of ammonia gas turbine exhaust gas discharged from a heat exchanger to an inlet of the denitration device.
<第三発明>
第一発明において、燃焼装置にはNOxを還元する還元剤を燃焼装置内に供給する還元剤供給機構が設けられ、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部が、燃焼装置の還元剤が供給される位置より上流側に供給されるようになっていることとする発電装置。
<Third invention>
In the first invention, the combustion device is provided with a reducing agent supply mechanism for supplying a reducing agent for reducing NOx into the combustion device, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is reduced by the combustion device. A power generator that is supplied to the upstream side from the position where the agent is supplied.
<第四発明>
第一発明において、過熱器から排ガスを大気に放出する排ガス放出部に向け排ガス流路が設けられていて、該排ガス流路には過熱器と排ガス放出部との間に脱硝装置が設けられ、燃焼装置にはNOxを還元する還元剤を燃焼装置内に供給する還元剤供給機構が設けられ、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部が、上記脱硝装置の入口と燃焼装置の還元剤が供給される位置より上流側に供給されるようになっていることとする発電装置。
<Fourth Invention>
In the first invention, an exhaust gas flow path is provided toward an exhaust gas discharge part that discharges exhaust gas from the superheater to the atmosphere, and the exhaust gas flow path is provided with a denitration device between the superheater and the exhaust gas discharge part, The combustion device is provided with a reducing agent supply mechanism for supplying a reducing agent for reducing NOx into the combustion device, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is supplied to the inlet of the denitration device and the combustion device. A power generator configured to be supplied upstream from a position where the reducing agent is supplied.
<第五発明>
可燃物を含有する廃棄物を燃焼する焼却炉と、焼却炉で発生する排ガスの熱により蒸気を生成する蒸発器と、蒸発器からの蒸気を過熱する過熱器と、過熱器からの過熱蒸気により駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンに連結されて発電する発電機とを有する発電装置において、
過熱器と蒸気タービンとが熱交換器を介して接続され、該熱交換器にはアンモニアガスタービンが接続されていて、該アンモニアガスタービンでアンモニアを燃焼して生ずるアンモニアガスタービン排ガスが上記熱交換器に導かれて、上記過熱蒸気を該アンモニアガスタービン排ガスとの熱交換により昇温することを特徴とする発電装置。
<Fifth invention>
An incinerator that burns waste containing combustibles, an evaporator that generates steam by the heat of exhaust gas generated in the incinerator, a superheater that superheats steam from the evaporator, and superheated steam from the superheater In a power generator having a driven steam turbine and a generator that is connected to the steam turbine and generates power,
A superheater and a steam turbine are connected via a heat exchanger, and an ammonia gas turbine is connected to the heat exchanger, and the ammonia gas turbine exhaust gas generated by burning ammonia in the ammonia gas turbine is used for the heat exchange. An electric power generator characterized in that the superheated steam is heated to a temperature by exchanging with the ammonia gas turbine exhaust gas.
<第六発明>
第五発明において、過熱器から排ガスを大気に放出する煙突に向け排ガス流路が設けられていて、該排ガス流路には過熱器と煙突との間にエコノマイザ、減温塔、集塵機そして脱硝装置が順次設けられ、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部が上記焼却炉、上記過熱器の入口、上記エコノマイザの入口そして上記脱硝装置の入口の少なくとも一箇所に供給されるようになっていることとする発電装置。
<Sixth Invention>
In the fifth invention, an exhaust gas flow path is provided toward a chimney that releases exhaust gas from the superheater to the atmosphere, and the exhaust gas flow path includes an economizer, a temperature reduction tower, a dust collector, and a denitration device between the superheater and the chimney. In order to supply a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger to at least one of the incinerator, the inlet of the superheater, the inlet of the economizer and the inlet of the denitration device. A power generator that is supposed to be.
<第七発明>
第五発明において、過熱器から排ガスを大気に放出する煙突に向け排ガス流路が設けられていて、該排ガス流路には過熱器と煙突との間にエコノマイザと集塵機が順次設けられ、焼却炉にはNOxを還元する還元剤を焼却炉内に供給する還元剤供給機構が備えられ、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部が、上記焼却炉の還元剤が供給される位置より上流側、上記過熱器の入口そして上記エコノマイザの入口の少なくとも一箇所に供給されるようになっていることとする発電装置。
<Seventh invention>
In the fifth invention, an exhaust gas flow path is provided toward a chimney that releases exhaust gas from the superheater to the atmosphere, and an economizer and a dust collector are sequentially provided between the superheater and the chimney, and the incinerator Is provided with a reducing agent supply mechanism for supplying a reducing agent for reducing NOx into the incinerator, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is supplied with the reducing agent of the incinerator. A power generator that is supplied to at least one of an upstream side, an inlet of the superheater, and an inlet of the economizer.
<第八発明>
第五発明において、過熱器から排ガスを大気に放出する煙突に向け排ガス流路が設けられていて、該排ガス流路には過熱器と煙突との間にエコノマイザ、集塵機そして脱硝装置が順次設けられ、焼却炉にはNOxを還元する還元剤を焼却炉内に供給する還元剤供給機構が備えられ、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部が、上記焼却炉の還元剤が供給される位置より上流側、上記過熱器の入口、上記エコノマイザの入口そして上記脱硝装置の入口の少なくとも一箇所に供給されるようになっていることとする発電装置。
<Eighth invention>
In the fifth invention, an exhaust gas flow path is provided toward a chimney that releases exhaust gas from the superheater to the atmosphere, and an economizer, a dust collector, and a denitration device are sequentially provided between the superheater and the chimney. The incinerator is provided with a reducing agent supply mechanism for supplying a reducing agent for reducing NOx into the incinerator, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is supplied by the reducing agent of the incinerator. A power generator that is supplied to at least one of the upstream side, the inlet of the superheater, the inlet of the economizer, and the inlet of the denitration device.
[発電方法]
<第九発明>
可燃物を燃焼装置で燃焼し、燃焼装置で発生する排ガスの熱により蒸発器で蒸気を生成し、過熱器で蒸発器からの蒸気を過熱し、過熱器からの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動し、該蒸気タービンに連結されている発電機で発電する発電方法において、
過熱器と蒸気タービンとを接続している熱交換器へ、アンモニアガスタービンでアンモニアを燃焼して生ずるアンモニアガスタービン排ガスを導いて、上記過熱蒸気を該アンモニアガスタービン排ガスとの熱交換により昇温することを特徴とする発電方法。
[Power generation method]
<Ninth Invention>
Combustible materials are combusted in a combustion device, steam is generated in the evaporator by the heat of exhaust gas generated in the combustion device, the steam from the evaporator is superheated by the superheater, and the steam turbine is driven by the superheated steam from the superheater. In the power generation method of generating power with a generator connected to the steam turbine,
The ammonia gas turbine exhaust gas generated by burning ammonia in the ammonia gas turbine is guided to the heat exchanger connecting the superheater and the steam turbine, and the temperature of the superheated steam is increased by heat exchange with the ammonia gas turbine exhaust gas. A power generation method characterized by:
<第十発明>
第九発明において、過熱器から排ガスを大気に放出する排ガス放出部に向け排ガス流路を設けて、該排ガス流路の過熱器と排ガス放出部との間で脱硝装置を設け、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部を上記脱硝装置の入口に供給することとする発電方法。
<Tenth invention>
In the ninth aspect of the invention, an exhaust gas flow path is provided toward an exhaust gas discharge part that discharges exhaust gas from the superheater to the atmosphere, a denitration device is provided between the superheater of the exhaust gas flow path and the exhaust gas discharge part, and the heat exchanger A power generation method in which a part of the discharged ammonia gas turbine exhaust gas is supplied to the inlet of the denitration device.
<第十一発明>
第九発明において、燃焼装置にNOxを還元する還元剤を燃焼装置内に供給する還元剤供給機構を設け、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部を、燃焼装置の還元剤が供給される位置より上流側に供給することとする発電方法。
<Eleventh invention>
In a ninth aspect of the invention, the combustion device is provided with a reducing agent supply mechanism for supplying a reducing agent for reducing NOx into the combustion device, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is used as a reducing agent for the combustion device. A power generation method in which supply is performed upstream from a supply position.
<第十二発明>
第九発明において、過熱器から排ガスを大気に放出する排ガス放出部に向け排ガス流路を設けて、該排ガス流路の過熱器と排ガス放出部との間で脱硝装置を設け、燃焼装置にNOxを還元する還元剤を燃焼装置内に供給する還元剤供給機構を設け、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部を、上記脱硝装置の入口と燃焼装置の還元剤が供給される位置より上流側に供給することとする発電方法。
<Twelfth invention>
In the ninth aspect of the invention, an exhaust gas flow path is provided toward an exhaust gas discharge portion that discharges exhaust gas from the superheater to the atmosphere, a denitration device is provided between the superheater of the exhaust gas flow channel and the exhaust gas discharge portion, and the NOx is disposed in the combustion device. A reducing agent supply mechanism is provided for supplying a reducing agent for reducing the amount of ammonia into the combustion device, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is supplied to the inlet of the denitration device and the reducing agent of the combustion device. A power generation method to supply upstream from the position.
<第十三発明>
可燃物を含有する廃棄物を焼却炉で燃焼し、焼却炉で発生する排ガスの熱により蒸発器で蒸気を生成し、過熱器で蒸発器からの蒸気を過熱し、過熱器からの過熱蒸気により蒸気タービンを駆動し、該蒸気タービンに連結されている発電機で発電する発電方法において、
過熱器と蒸気タービンとを接続している熱交換器へ、アンモニアガスタービンでアンモニアを燃焼して生ずるアンモニアガスタービン排ガスを導いて、上記過熱蒸気を該アンモニアガスタービン排ガスとの熱交換により昇温することを特徴とする発電方法。
<Thirteenth invention>
Combustible waste is combusted in an incinerator, steam is generated in the evaporator by the heat of exhaust gas generated in the incinerator, the steam from the evaporator is superheated by the superheater, and the superheated steam from the superheater is used. In a power generation method of driving a steam turbine and generating power with a generator connected to the steam turbine,
The ammonia gas turbine exhaust gas generated by burning ammonia in the ammonia gas turbine is guided to the heat exchanger connecting the superheater and the steam turbine, and the temperature of the superheated steam is increased by heat exchange with the ammonia gas turbine exhaust gas. A power generation method characterized by:
<第十四発明>
第十三発明において、過熱器から排ガスを大気に放出する煙突に向け排ガス流路を設けて、該排ガス流路に過熱器と煙突との間でエコノマイザ、減温塔、集塵機そして脱硝装置を順次設け、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部を上記焼却炉、上記過熱器の入口、上記エコノマイザの入口そして上記脱硝装置の入口の少なくとも一箇所に供給することとする発電方法。
<14th invention>
In the thirteenth invention, an exhaust gas passage is provided for a chimney that releases exhaust gas from the superheater to the atmosphere, and an economizer, a temperature reducing tower, a dust collector, and a denitration device are sequentially installed between the superheater and the chimney in the exhaust gas passage A power generation method comprising: supplying a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger to at least one of the incinerator, the inlet of the superheater, the inlet of the economizer, and the inlet of the denitration apparatus.
<第十五発明>
第十三発明において、過熱器から排ガスを大気に放出する煙突に向け排ガス流路を設けて、該排ガス流路に過熱器と煙突との間でエコノマイザと集塵機を順次設け、焼却炉にNOxを還元する還元剤を焼却炉内に供給する還元剤供給機構を設け、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部を、上記焼却炉の還元剤が供給される位置より上流側、上記過熱器の入口そして上記エコノマイザの入口の少なくとも一箇所に供給することとすることとする発電方法。
<Fifteenth invention>
In the thirteenth invention, an exhaust gas passage is provided toward a chimney that releases exhaust gas from the superheater to the atmosphere, an economizer and a dust collector are sequentially provided between the superheater and the chimney in the exhaust gas passage, and NOx is supplied to the incinerator. A reducing agent supply mechanism for supplying a reducing agent to be reduced into the incinerator is provided, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is disposed upstream from the position where the reducing agent of the incinerator is supplied, A power generation method for supplying to at least one of the inlet of the superheater and the entrance of the economizer.
<第十六発明>
第十三発明において、過熱器から排ガスを大気に放出する煙突に向け排ガス流路を設けて、該排ガス流路に過熱器と煙突との間でエコノマイザ、集塵機そして脱硝装置を順次設け、焼却炉にNOxを還元する還元剤を焼却炉内に供給する還元剤供給機構を設け、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部を、上記焼却炉の還元剤が供給される位置より上流側、上記過熱器の入口、上記エコノマイザの入口そして上記脱硝装置の入口の少なくとも一箇所に供給することとする発電方法。
<16th invention>
In the thirteenth invention, an exhaust gas passage is provided toward a chimney that releases exhaust gas from the superheater to the atmosphere, and an economizer, a dust collector, and a denitration device are sequentially provided between the superheater and the chimney in the exhaust gas passage, A reducing agent supply mechanism is provided for supplying a reducing agent for reducing NOx into the incinerator, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is upstream from the position where the reducing agent is supplied to the incinerator. A power generation method of supplying to at least one of a side, an inlet of the superheater, an inlet of the economizer, and an inlet of the denitration apparatus.
[第一ないし第十六発明の作用効果]
以上のごとくの構成の第一ないし第十六発明における作用効果は次のごとくである。
[Functions and effects of the first to sixteenth inventions]
The operational effects of the first to the sixteenth inventions configured as described above are as follows.
<第一発明、第九発明>
第一発明、第九発明では、アンモニアガスタービンでアンモニアを燃焼して、そのアンモニアガスタービン排ガスを熱交換器へ導き、高温のこのアンモニアガスタービン排ガスで、蒸気タービンに供給される過熱蒸気を昇温し、昇温した過熱蒸気により蒸気タービンを駆動する。その際、アンモニアは燃焼してもCO2を発生しないので、CO2排出なしに過熱蒸気を昇温して、蒸気タービンによる発電能力を向上させることとなる。アンモニアガスタービンでは発電も行うので、装置全体としての発電能力をさらに向上させる。
<First invention, ninth invention>
In the first and ninth inventions, ammonia is combusted in an ammonia gas turbine, the ammonia gas turbine exhaust gas is guided to a heat exchanger, and the superheated steam supplied to the steam turbine is increased by the high temperature ammonia gas turbine exhaust gas. The steam turbine is driven by the heated and heated superheated steam. At that time, since ammonia does not generate CO 2 even if it burns, the temperature of the superheated steam is raised without discharging CO 2 , thereby improving the power generation capability of the steam turbine. Since the ammonia gas turbine also generates power, the power generation capacity of the entire apparatus is further improved.
<第二発明、第十発明>
第二発明、第十発明では、熱交換器での過熱蒸気との熱交換後のアンモニアガスタービン排ガスの一部を排ガス流路の脱硝装置の入口に供給する。これによりアンモニアガスタービン排ガスに含まれるNOxが除去される。また、アンモニアガスタービン排ガス中に残存アンモニアがある場合には、燃焼装置で可燃物が燃焼する際に発生したNOxに対しこの残存アンモニアが脱硝触媒反応の還元剤として作用してNOxが分解処理される。そのため、脱硝装置の入口に外部から還元剤のアンモニアを供給することが不要になるか、又は外部から供給する還元剤のアンモニア量を低減することができる。脱硝装置としては、触媒の存在下でアンモニア等の還元剤によりNOxを還元して分解する脱硝触媒装置を用いることが好ましいが、他の方式の脱硝装置を用いてもよい。
<Second invention, tenth invention>
In the second and tenth inventions, a part of the ammonia gas turbine exhaust gas after heat exchange with the superheated steam in the heat exchanger is supplied to the inlet of the denitration device in the exhaust gas flow path. Thereby, NOx contained in the ammonia gas turbine exhaust gas is removed. Further, when there is residual ammonia in the ammonia gas turbine exhaust gas, the residual ammonia acts as a reducing agent for the denitration catalytic reaction with respect to NOx generated when combustibles are combusted in the combustion device, and the NOx is decomposed. The Therefore, it is not necessary to supply the reducing agent ammonia from the outside to the inlet of the denitration apparatus, or the amount of the reducing agent ammonia supplied from the outside can be reduced. As the denitration apparatus, it is preferable to use a denitration catalyst apparatus that reduces and decomposes NOx with a reducing agent such as ammonia in the presence of a catalyst, but other types of denitration apparatuses may be used.
脱硝装置に送入される処理対象としての燃焼装置からの排ガスは、送入前に集塵機での除塵に適した温度とするために降温されているので、従来、脱硝装置へ送入される前に脱硝触媒反応に適した温度とするため再加熱される場合があったが、本発明では、アンモニアガスタービン排ガスは上記熱交換後も熱量を有していてこの熱量を利用できるので、かかる再加熱は不要となるか又は再加熱装置による再加熱を軽減することができる。 Since the exhaust gas from the combustion device to be processed to be sent to the denitration device has been cooled down to a temperature suitable for dust removal by the dust collector before sending, before being sent to the denitration device However, in the present invention, the ammonia gas turbine exhaust gas has a heat quantity after the heat exchange and can use this heat quantity. No heating is required or reheating by the reheating device can be reduced.
<第三発明、第十一発明>
第三発明、第十一発明では、燃焼装置にはNOxを還元する還元剤を燃焼装置内に供給する還元剤供給機構が備えられ、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部が、燃焼装置の還元剤が供給される位置より上流側に供給されるようになっていることとしており、アンモニアガスタービン排ガスは、還元剤供給機構が備えられた燃焼装置に供給されて、アンモニアガスタービン排ガスに含まれるNOxが還元剤により還元される。また、アンモニアガスタービン排ガス中に残存アンモニアがある場合には、燃焼装置で可燃物が燃焼する際に発生したNOxに対しこの残存アンモニアが脱硝反応の還元剤として作用してNOxが分解処理される。そのため、燃焼装置で発生したNOxを処理するための脱硝装置が不要になるか、脱硝装置を設ける場合でも脱硝装置の入口に外部から供給する還元剤のアンモニア量を低減することができる。
<Third Invention, Eleventh Invention>
In the third invention and the eleventh invention, the combustion device is provided with a reducing agent supply mechanism for supplying a reducing agent for reducing NOx into the combustion device, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is provided. The ammonia gas turbine exhaust gas is supplied to the combustion device provided with the reducing agent supply mechanism, and is supplied to the upstream side of the position where the reducing agent of the combustion device is supplied. NOx contained in the turbine exhaust gas is reduced by the reducing agent. Further, when there is residual ammonia in the ammonia gas turbine exhaust gas, the residual ammonia acts as a reducing agent for the denitration reaction with respect to NOx generated when combustibles are burned in the combustion device, and the NOx is decomposed. . Therefore, a denitration device for treating NOx generated in the combustion device is not necessary, or even when a denitration device is provided, the ammonia amount of the reducing agent supplied from the outside to the inlet of the denitration device can be reduced.
<第四発明、第十二発明>
第四発明、第十二発明では、燃焼装置にはNOxを還元する還元剤を燃焼装置内に供給する還元剤供給機構が備えられ、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部が、燃焼装置の還元剤が供給される位置より上流側と、排ガス流路の脱硝装置の入口に供給されるようになっていることとしており、アンモニアガスタービン排ガスは還元剤供給機構が備えられた燃焼装置に供給されて、アンモニアガスタービン排ガスに含まれるNOxが還元剤により還元される。また、アンモニアガスタービン排ガスは脱硝装置の入口に供給されて、アンモニアガスタービン排ガスに含まれるNOxが除去される。また、アンモニアガスタービン排ガス中に残存アンモニアがある場合には、燃焼装置で可燃物が燃焼する際に発生したNOxに対し、燃焼装置内と脱硝装置でこの残存アンモニアが脱硝反応の還元剤として作用してNOxが分解処理される。そのため、脱硝装置の入口に外部から還元剤のアンモニアを供給することが不要になるか、又は外部から供給する還元剤のアンモニア量を低減することができる。
<Fourth Invention, Twelfth Invention>
In the fourth and twelfth inventions, the combustion device is provided with a reducing agent supply mechanism for supplying a reducing agent for reducing NOx into the combustion device, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is provided. In addition, the ammonia gas turbine exhaust gas is provided with a reducing agent supply mechanism, which is configured to be supplied to the upstream side from the position where the reducing agent of the combustion device is supplied and to the inlet of the denitration device of the exhaust gas flow path. The NOx contained in the ammonia gas turbine exhaust gas is supplied to the combustion device and reduced by the reducing agent. Further, the ammonia gas turbine exhaust gas is supplied to the inlet of the denitration device, and NOx contained in the ammonia gas turbine exhaust gas is removed. In addition, when there is residual ammonia in the ammonia gas turbine exhaust gas, the residual ammonia acts as a reducing agent in the denitration reaction in the combustion device and in the denitration device against NOx generated when combustibles burn in the combustion device. Then, NOx is decomposed. Therefore, it is not necessary to supply the reducing agent ammonia from the outside to the inlet of the denitration apparatus, or the amount of the reducing agent ammonia supplied from the outside can be reduced.
<第五発明、第十三発明>
第五、第十三発明は、第一発明、第九発明における燃焼装置を、可燃物を含有している廃棄物を処理する廃棄物焼却炉としているので、この廃棄物を燃焼して得られる熱で蒸気を発生させこれを過熱蒸気としてから、第一、第五発明の場合と同様に、この過熱蒸気をアンモニアガスタービン排ガスにより昇温した後、この過熱蒸気で蒸気タービンを駆動し、発電機で発電する。その際、アンモニアは燃焼してもCO2を発生しないので、CO2排出なしに過熱蒸気を昇温して、蒸気タービンによる発電能力を向上させることとなる。アンモニアガスタービンでは、発電することも可能であり、その場合、さらに発電能力を向上させる。
<Fifth Invention, Thirteenth Invention>
The fifth and thirteenth inventions are obtained by burning the waste because the combustion apparatus according to the first and ninth inventions is a waste incinerator for treating waste containing combustibles. After generating steam with heat and making it superheated steam, the temperature of this superheated steam is raised by the ammonia gas turbine exhaust gas, and then the steam turbine is driven with this superheated steam to generate power as in the first and fifth inventions. It generates electricity with a machine. At that time, since ammonia does not generate CO 2 even if it burns, the temperature of the superheated steam is raised without discharging CO 2 , thereby improving the power generation capability of the steam turbine. In the ammonia gas turbine, it is also possible to generate power, and in that case, the power generation capacity is further improved.
<第六、第十四発明>
第六発明、第十四発明では、熱交換器での過熱蒸気との熱交換後のアンモニアガスタービン排ガスの一部を、焼却炉、過熱器の入口、エコノマイザの入口、脱硝装置の入口の少なくとも一箇所に供給することとしており、該アンモニアガスタービン排ガスは、焼却炉、過熱器、エコノマイザ、脱硝装置で、次のように作用する。上記アンモニアガスタービン排ガスは、焼却炉に対しては、焼却炉の燃焼室、ガス混合室、二次燃焼室の少なくともいずれかに対し選択的に供給されることができる。
<Sixth and Fourteenth Inventions>
In the sixth invention and the fourteenth invention, a part of the ammonia gas turbine exhaust gas after heat exchange with the superheated steam in the heat exchanger is transferred to at least the incinerator, the superheater inlet, the economizer inlet, and the denitration equipment inlet. The ammonia gas turbine exhaust gas acts as follows in an incinerator, a superheater, an economizer, and a denitration device. The ammonia gas turbine exhaust gas can be selectively supplied to at least one of the combustion chamber, gas mixing chamber, and secondary combustion chamber of the incinerator.
(A)焼却炉
(i)焼却炉の燃焼室:
燃焼室に供給されたアンモニアガスタービン排ガスは、燃焼室で火炎温度が過剰に高温になるのを抑制し、燃焼室で発生した可燃性の未燃ガスと燃焼用空気とを十分に攪拌混合するので、燃焼が促進されかつ燃焼が安定化する。そのため、COの発生を低減し、局所的高温場の発生抑制によりサーマルNOxの発生を低減する。さらには、アンモニアガスタービン排ガス中の残存アンモニアが、燃焼室で発生したNOxを還元して脱硝し、NOxの排出を低減する。
(A) Incinerator (i) Combustion chamber of incinerator:
The ammonia gas turbine exhaust gas supplied to the combustion chamber suppresses the flame temperature from becoming excessively high in the combustion chamber and sufficiently stirs and mixes the combustible unburned gas generated in the combustion chamber and the combustion air. Thus, combustion is promoted and combustion is stabilized. Therefore, the generation of CO is reduced, and the generation of thermal NOx is reduced by suppressing the generation of a local high temperature field. Furthermore, the residual ammonia in the ammonia gas turbine exhaust gas reduces NOx generated in the combustion chamber to denitrate, thereby reducing NOx emissions.
(ii)焼却炉のガス混合室:
ガス混合室に供給されたアンモニアガスタービン排ガスが、燃焼室から流入する可燃性の未燃ガスとガス混合室で受ける二次燃焼空気との攪拌混合を促進して、ガス混合室の下流に位置する二次燃焼室での未燃ガスの二次燃焼を促進させかつ安定化させるので、COの排出を低減、局所的高温場の発生抑制により、サーマルNOxの発生を低減させる。さらには、アンモニアガスタービン排ガス中の残存アンモニアがNOxを還元して脱硝し、NOx排出を低減する。
(Ii) Incinerator gas mixing chamber:
The ammonia gas turbine exhaust gas supplied to the gas mixing chamber promotes stirring and mixing of the combustible unburned gas flowing in from the combustion chamber and the secondary combustion air received in the gas mixing chamber, and is located downstream of the gas mixing chamber. Since the secondary combustion of the unburned gas in the secondary combustion chamber is promoted and stabilized, the emission of thermal NOx is reduced by reducing the emission of CO and suppressing the generation of a local high temperature field. Further, residual ammonia in the ammonia gas turbine exhaust gas reduces NOx to denitrate, thereby reducing NOx emissions.
(iii)焼却炉の二次燃焼室:
二次燃焼室に供給されたアンモニアガスタービン排ガスが、ガス混合室から流入する可燃性の未燃ガスと二次燃焼空気との攪拌混合を促進して、未燃ガスの二次燃焼を促進させかつ安定化させるので、COの排出を低減、局所的高温場の発生抑制により、サーマルNOxの発生を低減させる。さらには、アンモニアガスタービン排ガス中の残存アンモニアがNOxを還元して脱硝し、NOx排出を低減する。アンモニアガスタービン排ガスを二次燃焼室へ供給する位置を、燃焼室からの焼却炉排ガスを850℃以上の温度雰囲気で2秒以上の時間滞留させることができるような位置とすることが好ましい。これにより、ダイオキシン類を分解してダイオキシン類の排出を防止する。
(Iii) Incinerator secondary combustion chamber:
The ammonia gas turbine exhaust gas supplied to the secondary combustion chamber promotes agitation and mixing of the combustible unburned gas and the secondary combustion air flowing from the gas mixing chamber to promote secondary combustion of the unburned gas. In addition, because of stabilization, CO emission is reduced, and generation of thermal NOx is reduced by suppressing generation of a local high temperature field. Further, residual ammonia in the ammonia gas turbine exhaust gas reduces NOx to denitrate, thereby reducing NOx emissions. It is preferable that the position where the ammonia gas turbine exhaust gas is supplied to the secondary combustion chamber is a position where the incinerator exhaust gas from the combustion chamber can be retained in a temperature atmosphere of 850 ° C. or higher for a period of 2 seconds or longer. Thereby, dioxins are decomposed and dioxins are prevented from being discharged.
(B)過熱器(ボイラ):
アンモニアガスタービン排ガスで焼却炉排ガスを希釈することとなるので、排ガス温度がボイラ伝熱管の腐食を発生させる温度以上になるのを抑制し、腐食性ガス(HCl)濃度を低下して、ボイラの腐食抑制が可能となる。
(B) Superheater (boiler):
Since the incinerator exhaust gas is diluted with the ammonia gas turbine exhaust gas, the exhaust gas temperature is suppressed from exceeding the temperature at which the boiler heat transfer tube is corroded, the corrosive gas (HCl) concentration is reduced, and the boiler Corrosion suppression is possible.
(C)エコノマイザ:
アンモニアガスタービン排ガスの保有熱も用いてボイラ水を加熱するので、過熱蒸気の保有エネルギーを増大させることができる。
(C) Economizer:
Since the boiler water is also heated using the retained heat of the ammonia gas turbine exhaust gas, the retained energy of the superheated steam can be increased.
(D)脱硝装置:
アンモニアガスタービン排ガスに含まれるNOxを脱硝触媒反応により分解処理できる。また、アンモニアガスタービン排ガス中の残存アンモニアがNOxを還元するので、NOxの還元のために脱硝装置の入口に外部から還元剤のアンモニアを供給することが不要になるか、又は外部から供給する還元剤のアンモニア量を低減することができる。さらには、アンモニアガスタービン排ガスの保有熱を利用でき、焼却炉排ガスの脱硝のために必要であった焼却炉排ガスの再加熱が不要となるか、又は再加熱を軽減できる。
(D) Denitration device:
NOx contained in the ammonia gas turbine exhaust gas can be decomposed by a denitration catalytic reaction. Further, since residual ammonia in the ammonia gas turbine exhaust gas reduces NOx, it is not necessary to supply the reducing agent ammonia from the outside to the inlet of the denitration device for the reduction of NOx, or the reduction supplied from the outside The amount of ammonia in the agent can be reduced. Furthermore, the retained heat of the ammonia gas turbine exhaust gas can be used, and reheating of the incinerator exhaust gas necessary for denitration of the incinerator exhaust gas becomes unnecessary, or reheating can be reduced.
<第七発明、第十五発明>
第七発明、第十五発明では、焼却炉にはNOxを還元する還元剤を焼却炉内に供給する還元剤供給機構が備えられ、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部が焼却炉の還元剤が供給される位置より上流側、過熱器の入口そしてエコノマイザの入口の少なくとも一箇所に供給されるようになっていることとしており、アンモニアガスタービン排ガスは、還元剤供給機構が備えられた焼却炉に供給されて、アンモニアガスタービン排ガスに含まれるNOxが還元剤により還元され、また、アンモニアガスタービン排ガスは、焼却炉、過熱器、エコノマイザで、第六発明、第十四発明と同様に作用する。
<Seventh Invention, Fifteenth Invention>
In the seventh and fifteenth inventions, the incinerator is provided with a reducing agent supply mechanism for supplying a reducing agent for reducing NOx into the incinerator, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is It is supposed to be supplied to at least one location upstream of the position where the reducing agent of the incinerator is supplied, the inlet of the superheater and the inlet of the economizer. The ammonia gas turbine exhaust gas has a reducing agent supply mechanism. NOx contained in the ammonia gas turbine exhaust gas is reduced by the reducing agent supplied to the incinerator provided, and the ammonia gas turbine exhaust gas is an incinerator, a superheater, and an economizer. Works in the same way.
<第八発明、第十六発明>
第八発明、第十六発明では、焼却炉にはNOxを還元する還元剤を焼却炉内に供給する還元剤供給機構が備えられ、熱交換器から排出されるアンモニアガスタービン排ガスの一部が焼却炉の還元剤が供給される位置より上流側、過熱器の入口、エコノマイザの入口そして上記脱硝装置の少なくとも一箇所に供給されるようになっていることとしており、アンモニアガスタービン排ガスは、還元剤供給機構が備えられた焼却炉に供給されて、アンモニアガスタービン排ガスに含まれるNOxが還元剤により還元され、また、アンモニアガスタービン排ガスは、焼却炉、過熱器、エコノマイザ、脱硝装置で、第六発明、第十四発明と同様に作用する。
<Eighth Invention, Sixteenth Invention>
In the eighth invention and the sixteenth invention, the incinerator is provided with a reducing agent supply mechanism for supplying a reducing agent for reducing NOx into the incinerator, and a part of the ammonia gas turbine exhaust gas discharged from the heat exchanger is provided. The ammonia gas turbine exhaust gas is to be supplied upstream from the position where the reducing agent of the incinerator is supplied, to the inlet of the superheater, the inlet of the economizer, and at least one of the above denitration equipment. The NOx contained in the ammonia gas turbine exhaust gas is reduced by the reducing agent, and the ammonia gas turbine exhaust gas is supplied to the incinerator, superheater, economizer, and denitration device. Works in the same way as the sixth invention and the fourteenth invention.
以上のように本発明では、その第一、第五発明によると、燃焼装置で可燃物を燃焼することで蒸気を得て、これを過熱蒸気として蒸気タービンを駆動して発電機で発電する際、過熱蒸気を熱交換器で、アンモニアガスタービンからのアンモニアガスタービン排ガスとの熱交換で昇温することとしたので、蒸気タービンによる発電機における発電能力を増大させることができ、しかも、アンモニアは燃焼に際してCO2を排出しないので、過熱蒸気の昇温の目的のためにCO2の排出が生じるという事態はなくなる。また、アンモニアガスタービンでも発電することとすれば、装置全体としての発電量力はさらに向上する。さらには、第三、第七発明によれば、燃焼装置を、可燃物を含有する廃棄物を燃焼する焼却炉として実施でき、廃棄物焼却による発電における発電能力を増大させることができる。 As described above, according to the first and fifth aspects of the present invention, when a combustible is burned by a combustion device to obtain steam, and this is used as superheated steam to drive a steam turbine to generate power with a generator. Because the temperature of the superheated steam is raised by heat exchange with the ammonia gas turbine exhaust gas from the ammonia gas turbine in the heat exchanger, the power generation capacity of the generator by the steam turbine can be increased, and the ammonia is Since CO 2 is not discharged during combustion, the situation where CO 2 is discharged for the purpose of raising the temperature of the superheated steam is eliminated. Further, if the ammonia gas turbine also generates power, the power generation capacity of the entire apparatus is further improved. Furthermore, according to the third and seventh inventions, the combustion device can be implemented as an incinerator for combusting waste containing combustible materials, and the power generation capacity in power generation by waste incineration can be increased.
また、第一、第九発明において、アンモニアガスタービン排ガスの一部を脱硝装置の入口に供給することとする、第二、第十発明のごとく構成すれば、アンモニアガスタービン排ガス中に残存するアンモニアがNOxを還元しNOx排出を低減でき、そのため、脱硝装置の入口に外部から還元剤のアンモニアを供給することが不要になるか、又は外部から供給する還元剤のアンモニア量を低減することができる。さらに、アンモニアガスタービン排ガスが保有熱を有しているので、脱硝に際してNOx処理対象の排ガスの再加熱が不要となるか、又は再加熱を軽減できる。 Further, in the first and ninth inventions, a part of the ammonia gas turbine exhaust gas is supplied to the inlet of the denitration device. If configured as in the second and tenth inventions, the ammonia remaining in the ammonia gas turbine exhaust gas NOx can be reduced and NOx emissions can be reduced, so that it is not necessary to supply ammonia as a reducing agent from the outside to the inlet of the denitration device, or the amount of ammonia in the reducing agent supplied from outside can be reduced. . Further, since the ammonia gas turbine exhaust gas has retained heat, it is not necessary to reheat the exhaust gas to be treated with NOx during denitration, or reheating can be reduced.
さらに、アンモニアガスタービン排ガスの一部を、焼却炉、過熱器の入口、エコノマイザの入口そして脱硝装置の入口の少なくとも一箇所に供給することとする第六、第十四発明のごとく構成すれば、脱硝装置では上述のNOxの還元そして排ガスの再加熱の不要化又は軽減化という効果を得るのに加え、焼却炉では、燃焼の安定化、CO発生低減化、NOxの排出低減化、過熱器では、焼却炉排ガスの希釈化によるボイラの腐蝕抑制、エコノマイザでは、アンモニアガスタービン排ガスの保有熱を利用したボイラでの収熱量の増大という効果を得る。 Furthermore, if a part of the ammonia gas turbine exhaust gas is configured as in the sixth and fourteenth inventions to be supplied to at least one of the incinerator, the superheater inlet, the economizer inlet and the denitration equipment inlet, In addition to the above-described effects of reducing NOx and eliminating or reducing the need to reheat exhaust gas in a denitration device, incinerators stabilize combustion, reduce CO generation, reduce NOx emissions, and in superheaters In addition, the boiler corrosion suppression by dilution of the incinerator exhaust gas and the economizer have the effect of increasing the amount of heat collected in the boiler using the retained heat of the ammonia gas turbine exhaust gas.
図1において、符号1は、可燃物を含有する廃棄物を燃焼する焼却炉であり、該焼却炉1には、蒸発器2、過熱器3を有するボイラが接続され、過熱器3から焼却炉排ガスの処理後の排ガスを大気に放出する煙突9に向け排ガス流路10が設けられている。焼却炉排ガスを流通させる該排ガス流路10には、過熱器3から煙突9へ向けた排ガスの流通方向となる下流方向に向け、過熱器3と煙突9の間に、エコノマイザ4、減温塔5、集塵機6、脱硝装置7そしてブロワ8の諸装置が順に配設されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an incinerator for burning waste containing combustible materials. A boiler having an
上記蒸発器2は、上記エコノマイザ4と加温水供給路11で接続されており、該加温水供給路11を経て、エコノマイザ4から加温水を受けるとともに、上記焼却炉1から高温状態の排ガスを受けて、該排ガスの熱で上記加温水を加熱して蒸気を生成するようになっている。上記蒸発器2は、該蒸発器2の下流側に位置する該過熱器3と接続されていて蒸発器2で生成された蒸気を該過熱器3へ送るようになっている。該過熱器3は、焼却炉排ガスの保有熱により蒸発器2からの蒸気を昇温させ過熱蒸気として、後述の蒸気タービンに供給する。
The
過熱器3には、その下流側に配設されたエコノマイザ4が接続されている。エコノマイザ4では、後述の蒸気タービンの駆動に供した蒸気が復水器で復水された復水を受けてこれを、上記過熱器3で蒸気を過熱した後の焼却炉排ガスになお残存する保有熱で加熱し、加温水として上記加温水供給路11を経て蒸発器2へ供給する。
An
上記エコノマイザ4には、その下流側に配設された集塵機6が減温塔5を介して接続されている。該減温塔5は集塵機6での排ガスの除塵に適した温度まで、排ガスの温度を降下させる。減温塔5を省略する構成としてもよい。
A
上記集塵機6には、その下流側に配設された脱硝装置7が接続されている。該脱硝装置7は、集塵機6で除塵された焼却炉排ガス中のNOxを還元剤として供給されるアンモニアを用いて触媒脱硝反応により無害な窒素と水蒸気に分解し無害化処理排ガスとする。該脱硝装置7には、ブロワ8が配されていて、上記無害化処理排ガスを該ブロワ8により煙突9に送り、該煙突9から大気に放出する。
A denitration device 7 disposed on the downstream side of the
本実施形態では、さらに、過熱器3からの過熱蒸気を受けて駆動される蒸気タービン12そして該蒸気タービン12に連結されている発電機13と、さらには、アンモニアを燃焼して駆動されるアンモニアガスタービン14と、そして、該アンモニアガスタービン14からのアンモニアガスタービン排ガスで上記過熱蒸気と熱交換して該過熱蒸気をさらに昇温する熱交換器15とを備えている。上記アンモニアガスタービン14では、発電機を備えて発電を行う。
In the present embodiment, the
上記熱交換器15は、上述のように、上記過熱器3から過熱蒸気を受けるとともに、アンモニアガスタービン14から高温のアンモニアガスタービン排ガスを受けて、該アンモニアガスタービン排ガスと過熱蒸気とを熱交換させて該過熱蒸気をさらに昇温するようになっており、昇温した過熱蒸気が蒸気タービン12に供給され、高効率のもとで該蒸気タービン12を駆動し、それによって発電機13で発電を行う。該蒸気タービン12は復水器16を介してエコノマイザ4に接続されており、該蒸気タービン12の駆動に供した蒸気を上記復水器16で復水し、これをエコノマイザ4に供給するようになっている。
As described above, the
本実施形態では、熱交換器15で過熱蒸気の昇温に供した後のアンモニアガスタービン排ガスの一部は、図1に見られるごとく、焼却炉1の各供給口の位置A、過熱器3の入口の位置B、エコノマイザ4の入口の位置C、脱硝装置7の入口の位置Dの少なくともいずれか一箇所に供給される。このアンモニアガスタービン排ガスの供給位置は、図1では、※印に付された符号A〜Dで示されている。上記アンモニアガスタービン排ガスは、熱交換器15での過熱蒸気の昇温に供した後も、なお保有熱を有しており、またアンモニアが残存していることがあり(以下「残存するアンモニア」)、上記位置A〜Dから供給されたアンモニアガスタービン排ガスは、上記保有熱そして残存アンモニアにより各装置で後述のように作用し、各装置での機能を向上する。
In the present embodiment, a part of the ammonia gas turbine exhaust gas after the temperature of the superheated steam has been raised in the
次に、上記焼却炉1をその構成そしてアンモニアガスタービン排ガスの供給位置について図2にもとづき説明する。 Next, the configuration of the incinerator 1 and the supply position of the ammonia gas turbine exhaust gas will be described with reference to FIG.
図2は、可燃物を含有する廃棄物を燃焼する焼却炉1の一例を示す概略縦断面図である。該焼却炉1の燃焼室21の一端(図にて左端)上部には、廃棄物投入口22が設けられ、該燃焼室21の他端(図にて右端)上部には、蒸発器2と過熱器3としてのボイラ30に接続するガス混合室23が設けられ、燃焼室21の他端下部には、焼却灰排出口24が設けられている。そして、燃焼室21内には、耐火材またはボイラ型水冷壁の構造からなる中間天井25が、廃棄物投入口22側から焼却灰排出口24側に向けて下り勾配となるように設けられている。また、燃焼室21の底部には、廃棄物投入口22側から焼却灰排出口24側に向けて、乾燥火格子26a、燃焼火格子26b及び後燃焼火格子26cが設けられている。そして、各火格子の下部からは、一次燃焼用空気が供給される。
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of an incinerator 1 that burns waste containing combustible materials. A
乾燥火格子26aでは、廃棄物の乾燥と着火と一部燃焼が行われ、燃焼用空気量を抑えることにより後に二次燃焼時の熱源となるCO、炭化水素類を多量に含む可燃性ガス(以下未燃ガスという)が発生される。また、燃焼火格子26bでは、燃焼を開始した廃棄物に対して、燃焼用空気が十分に供給されて、廃棄物が完全燃焼され、酸素を多量に含む一次燃焼排ガス(以下燃焼ガスという)が発生する。さらに後燃焼火格子26cで廃棄物の未燃分が燃焼され、焼却灰は焼却灰排出口24より外部へ排出される。
In the
中間天井25によって形成される、燃焼室21の天井21aと中間天井25の前端部(図にて左端部)25a間の隙間27には、乾燥火格子26a上の廃棄物からの未燃ガスの流れPが、そして、焼却灰排出口24側の側壁24aと中間天井25の後端部(図にて右端部)25bとの間の隙間28には、燃焼火格子26b上の廃棄物からの燃焼ガスの流れQがそれぞれ形成される。
In the
未燃ガスの流れPと燃焼ガスの流れQは、それぞれ中間天井25の前端部25a側の隙間27及び後端部25b側の隙間28を通過して、ボイラ30の入口に位置するガス混合室23に流入する。未燃ガスの流れPと燃焼ガスの流れQは、ガス混合室23に流れ込む際に、互いに対向しているので、ガス混合室23内で衝突する。この結果、両方のガスが混合され、ガス混合室23の下流側(ガス混合室23の上方)に位置する二次燃焼室29で二次燃焼空気が供給され未燃ガスが二次燃焼され、ガス混合室23内及び二次燃焼室29内が高温に保持されることにより、焼却炉排ガス中のダイオキシン類が熱分解され、ダイオキシン類の発生が抑制される。
The unburned gas flow P and the combustion gas flow Q pass through the
ボイラ30は、第一放射室31と、第二放射室32と、接触伝熱室33とを有しており、第一放射室31はその排ガス流れの上流部が二次燃焼室29となっており、第一放射室31と第二放射室32とが互いの上部で連通しており、該第二放射室32の下部と接触伝熱室33の下部が連通している。
The
上記ボイラ30は、その構造物の内面は耐火物で形成された内壁となっており、第一放射室31と第二放射室32は内壁をなす上記耐火物の内壁内に、蒸気を流通する配管が密に配列された状態で埋設されている。一方、接触伝熱室33には、その内部空間に接触伝熱管(図示せず)が配設されている。
In the
上記ボイラ30は、第一放射室31と第二放射室32と接触伝熱室33の一部で図1に示された蒸発器2を形成し、接触伝熱室33の一部で図1に示された過熱器3を形成している。
The
上記第一放射室31及びに第二放射室32は、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面をそれぞれ有している。
Each of the
上記接触伝熱室33に設けられた過熱器3は、図示されていないが、水平方向に配列した複数の伝熱管を高さ方向に多段に設けた伝熱管群を備えており、伝熱管が対流伝熱面を構成しており、排ガスとの熱交換により蒸気を発生しさらにこれを過熱して過熱蒸気とするようになっている。
Although not shown, the
ボイラ30の下流側には、図1に示したエコノマイザ4が上記接触伝熱室33の上部と接続されている。エコノマイザ4内には伝熱管(図示せず)が配設され、排ガスとの熱交換により水が加熱され加温水が生成され、ボイラ30に供給される。上記エコノマイザ4はその排気部4aが図1の減温塔5に接続されている。
The
次に、熱交換器15で過熱蒸気を昇温するのに供されたアンモニアガスタービン排ガスは、その一部が、焼却炉1に対しては、図2にて次の位置A1〜A3、過熱器3に対して位置Bそしてエコノマイザ4に対して位置Cへ供給されている。位置A1は、燃焼室21の炉側壁、天井、各火格子26a〜26cの下方、炉下流側端部壁であり、これらの位置の少なくとも一箇所からアンモニアガスタービン排ガスが燃焼室21へ供給される。アンモニアガスタービン排ガスは炉側壁から燃焼室21の中央に向け、天井から下方へ向け、火格子から上方へ向け、炉下流側端部壁から上流側へ向け供給される。位置A2はガス混合室23に位置しており、アンモニアガスタービン排ガスは燃焼室21から流入する未燃ガスの流れPと燃焼ガスの流れQとの混合を促進するように、また、未燃ガスとガス混合室23で受ける二次燃焼空気との攪拌混合を促進するように供給される。さらに位置A3は、二次燃焼室29に位置しており、ガス混合室23から流入する未燃ガスと二次燃焼空気との攪拌混合を促進するように供給される。アンモニアガスタービン排ガスを二次燃焼室29へ供給する位置を、燃焼室21からの焼却炉排ガスを850℃以上の温度雰囲気で2秒以上の時間滞留させることができるような位置とすることが好ましい。これにより、ダイオキシン類を分解してダイオキシン類の排出を防止する。
Next, part of the ammonia gas turbine exhaust gas used to raise the temperature of the superheated steam in the
次にボイラ30の接触伝熱室33、すなわち過熱器3には該過熱器3の入口(図2にて接触伝熱室33の下部)となる位置Bにアンモニアガスタービン排ガスが供給されている。
Next, the ammonia gas turbine exhaust gas is supplied to the contact
また、図2に見られるように、エコノマイザ4の入口(図2にてエコノマイザ4の上部)となる位置Cにアンモニアガスタービン排ガスが供給される。
Further, as shown in FIG. 2, ammonia gas turbine exhaust gas is supplied to a position C that becomes an inlet of the economizer 4 (upper part of the
さらには、既述のように、図1に見られるように、脱硝装置7の入口となる位置Dにもアンモニアガスタービン排ガスが供給される。 Furthermore, as described above, as shown in FIG. 1, the ammonia gas turbine exhaust gas is also supplied to the position D serving as the inlet of the denitration device 7.
このように構成された本実施形態では、可燃物を含有する廃棄物が焼却炉1へ廃棄物投入口22から投入されると、火格子(乾燥火格子26a、燃焼火格子26b、後燃焼火格子26c)上で、各火格子26a、26b、26cの下方から燃焼用空気を受けて燃焼し、可燃物の燃焼により可燃性の未燃ガスと一次燃焼排ガスを発生する。残渣は焼却灰として焼却灰排出口24から排出される。
In the present embodiment configured as described above, when a waste containing combustible material is introduced into the incinerator 1 from the
上記燃焼室21には、位置A1、すなわち燃焼室21の炉側壁、天井そして各火格子26a〜26cの下方からアンモニアガスタービン排ガスの供給を受けており、燃焼室21に供給されたこのアンモニアガスタービン排ガスは、燃焼室21で火炎温度が過剰に高温になるのを抑制し、燃焼室21での可燃性の未燃ガスと燃焼用空気とを十分に攪拌混合するので、燃焼が促進されかつ安定化され、CO発生を低減し、局所的高温場の発生抑制によりサーマルNOxの発生を低減する。さらには、アンモニアガスタービン排ガス中の残存アンモニアが、燃焼室で発生したNOxを還元して脱硝し、NOx排出を低減する。
The
未燃ガスは中間天井25の前端部25aをまわり込み隙間27へ流れPとなって流入し、一方、燃焼ガスは中間天井の後端部25bをまわり込んで隙間28へ流れQとなって流入する。流れPと流れQは上記隙間27、28で対向していて、ガス混合室23で衝突し混合される。このガス混合室23にはアンモニアガスタービン排ガスが位置A2で供給されており、ガス混合室23に供給されたアンモニアガスタービン排ガスが、燃焼室21からの未燃ガスと該ガス混合室23で受ける二次燃焼空気との攪拌混合を促進して二次燃焼を促進しかつ安定化させるので、COの発生を低減、局所的高温場の発生抑制により、サーマルNOxの発生を低減させる。さらには、アンモニアガスタービン排ガス中の残存アンモニアがNOxを還元して脱硝し、NOx排出を低減する。
The unburned gas flows around the
ガス混合室23で混合された未燃ガスと二次燃焼空気とは、二次燃焼室29で二次燃焼する。その際、二次燃焼室29では既述した選定された位置A3からアンモニアガスタービン排ガスの供給を受けており、かかる位置A3からアンモニアガスタービン排ガスの供給を受ける結果、未燃ガスと二次燃焼空気との攪拌混合が促進されて、未燃ガスの二次燃焼が促進されかつ安定化されるので、COの排出を低減、局所的高温場の発生抑制により、サーマルNOxの発生を低減させる。また、燃焼室21からの焼却炉排ガスを二次燃焼室内で850℃以上の温度雰囲気で2秒以上の時間滞留させることができ、ダイオキシン類を分解してダイオキシン類の排出を防止する。さらには、アンモニアガスタービン排ガス中の残存アンモニアがNOxを還元して脱硝しNOx排出を低減する。
The unburned gas and secondary combustion air mixed in the
二次燃焼室29での二次燃焼後の焼却炉排ガスは、ボイラ30に導かれ、第一放射室31と第二放射室32の蒸発器2で蒸気を発生し、しかる後、接触伝熱室33の過熱器3で上記蒸気を過熱蒸気とする。
The incinerator exhaust gas after the secondary combustion in the
上記過熱器3の入口の位置Bには、アンモニアガスタービン排ガスが供給されており、アンモニアガスタービン排ガスで焼却炉排ガスを希釈することとなるので、焼却炉排ガス温度がボイラ伝熱管の腐食を発生させる温度以上になるのを抑制し、腐食性ガス(HCl)の濃度を低下して、ボイラの腐食抑制が可能となる。
Since the ammonia gas turbine exhaust gas is supplied to the inlet position B of the
過熱器3で蒸気を過熱蒸気とするように昇温させた後、焼却炉排ガスはエコノマイザ4に導かれる。該エコノマイザ4にも、その入口位置Cでアンモニアガスタービン排ガスが供給されているので、該エコノマイザ4で焼却炉排ガスの保有熱により復水器16からの復水を加熱して加温水とする際に、アンモニアガスタービン排ガスの保有熱をも加温水の加熱に利用するので、加温水の温度がそれだけ高められボイラからの過熱蒸気の保有熱エネルギーを増大させる。
After the temperature of the
エコノマイザ4で復水を加温水とするのに供された焼却炉排ガスは、図1に見られるように、脱硝装置7に導かれ、ここで焼却炉排ガス中のNOxが分解処理され、焼却炉排ガスは無害化処理排ガスとされる。上記脱硝装置7の入口位置Dには、アンモニアガスタービン排ガスが供給されており、アンモニアガスタービン排ガスの保有熱を利用して焼却炉排ガスを再加熱する。そのため、脱硝のために焼却炉排ガスを再加熱するために従来必要とされてきた再加熱装置が不要となるか、又は再加熱を軽減化することができる。さらには、アンモニアガスタービン排ガス中の残存アンモニアがNOxを還元するので、NOxの還元のために外部からアンモニアを供給することが不要となるか、又はアンモニアの供給量を低減することができる。
As shown in FIG. 1, the incinerator exhaust gas supplied to the condensate as heated water by the
かかる本実施形態では、上述のようにアンモニアガスタービン排ガスを熱交換器15に導いて、過熱器3からの過熱蒸気をさらに昇温して蒸気タービン12を駆動し、これにより発電機13で発電する。
In the present embodiment, as described above, the ammonia gas turbine exhaust gas is guided to the
このように、焼却炉1にて廃棄物を燃焼することで蒸発器2にて蒸気を得て、これを過熱器3で過熱蒸気として蒸気タービン12を駆動して発電機で発電する際、過熱蒸気を熱交換器15で、アンモニアガスタービン14からのアンモニアガスタービン排ガスとの熱交換で昇温することとしたので、蒸気タービン12による発電機13における発電能力を増大させることができ、しかも、アンモニアは燃焼に際してCO2を排出しないので、過熱蒸気の昇温の目的のためにCO2の排出が生じるという事態はなくなる。さらには、アンモニアガスタービン14でも発電するので、装置全体としての発電能力をさらに増大させる。
In this way, when the waste is burned in the incinerator 1, steam is obtained in the
本実施形態では、可燃物を燃焼する燃焼装置として廃棄物焼却炉を一例としたが、燃焼装置はこれに限らず、他の形式の装置、例えば、バイオマス燃焼炉、下水汚泥焼却炉、石炭火力発電装置、石油火力発電装置、天然ガス火力発電装置でもよく、可燃物もそれに対応した燃料とすることができる。 In the present embodiment, a waste incinerator is used as an example of a combustor that burns combustibles. However, the combustor is not limited to this, and other types of devices such as a biomass combustion furnace, a sewage sludge incinerator, and coal-fired power A power generation device, a petroleum thermal power generation device, a natural gas thermal power generation device may be used, and a combustible material can be used as a corresponding fuel.
1 燃焼装置(焼却炉)
2 蒸発器
3 過熱器
4 エコノマイザ
5 減温塔
6 集塵機
7 脱硝装置
9 ガス放出部(煙突)
10 排ガス流路
12 蒸気タービン
13 発電機
14 アンモニアガスタービン
15 熱交換器
1 Combustion device (incinerator)
2
DESCRIPTION OF
Claims (16)
過熱器と蒸気タービンとが熱交換器を介して接続され、該熱交換器にはアンモニアガスタービンが接続されていて、該アンモニアガスタービンでアンモニアを燃焼して生ずるアンモニアガスタービン排ガスが上記熱交換器に導かれて、上記過熱蒸気を該アンモニアガスタービン排ガスとの熱交換により昇温することを特徴とする発電装置。 Combustion device that burns combustible material, evaporator that generates steam by heat of exhaust gas generated by the combustion device, superheater that superheats steam from the evaporator, and steam turbine that is driven by superheated steam from the superheater And a power generator having a generator connected to the steam turbine to generate power,
A superheater and a steam turbine are connected via a heat exchanger, and an ammonia gas turbine is connected to the heat exchanger, and the ammonia gas turbine exhaust gas generated by burning ammonia in the ammonia gas turbine is used for the heat exchange. An electric power generator characterized in that the superheated steam is heated to a temperature by exchanging with the ammonia gas turbine exhaust gas.
過熱器と蒸気タービンとが熱交換器を介して接続され、該熱交換器にはアンモニアガスタービンが接続されていて、該アンモニアガスタービンでアンモニアを燃焼して生ずるアンモニアガスタービン排ガスが上記熱交換器に導かれて、上記過熱蒸気を該アンモニアガスタービン排ガスとの熱交換により昇温することを特徴とする発電装置。 An incinerator that burns waste containing combustibles, an evaporator that generates steam by the heat of exhaust gas generated in the incinerator, a superheater that superheats steam from the evaporator, and superheated steam from the superheater In a power generator having a driven steam turbine and a generator that is connected to the steam turbine and generates power,
A superheater and a steam turbine are connected via a heat exchanger, and an ammonia gas turbine is connected to the heat exchanger, and the ammonia gas turbine exhaust gas generated by burning ammonia in the ammonia gas turbine is used for the heat exchange. An electric power generator characterized in that the superheated steam is heated to a temperature by exchanging with the ammonia gas turbine exhaust gas.
過熱器と蒸気タービンとを接続している熱交換器へ、アンモニアガスタービンでアンモニアを燃焼して生ずるアンモニアガスタービン排ガスを導いて、上記過熱蒸気を該アンモニアガスタービン排ガスとの熱交換により昇温することを特徴とする発電方法。 Combustible materials are combusted in a combustion device, steam is generated in the evaporator by the heat of exhaust gas generated in the combustion device, the steam from the evaporator is superheated by the superheater, and the steam turbine is driven by the superheated steam from the superheater. In the power generation method of generating power with a generator connected to the steam turbine,
The ammonia gas turbine exhaust gas generated by burning ammonia in the ammonia gas turbine is guided to the heat exchanger connecting the superheater and the steam turbine, and the temperature of the superheated steam is increased by heat exchange with the ammonia gas turbine exhaust gas. A power generation method characterized by:
過熱器と蒸気タービンとを接続している熱交換器へ、アンモニアガスタービンでアンモニアを燃焼して生ずるアンモニアガスタービン排ガスを導いて、上記過熱蒸気を該アンモニアガスタービン排ガスとの熱交換により昇温することを特徴とする発電方法。 Combustible waste is combusted in an incinerator, steam is generated in the evaporator by the heat of exhaust gas generated in the incinerator, the steam from the evaporator is superheated by the superheater, and the superheated steam from the superheater is used. In a power generation method of driving a steam turbine and generating power with a generator connected to the steam turbine,
The ammonia gas turbine exhaust gas generated by burning ammonia in the ammonia gas turbine is guided to the heat exchanger connecting the superheater and the steam turbine, and the temperature of the superheated steam is increased by heat exchange with the ammonia gas turbine exhaust gas. A power generation method characterized by:
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